Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды.

Водородный показатель(pH)

Понятие константы диссоциации может быть применено и к растворителям, молекулы которых способны распадаться на ионы. Например, реакцию диссоциации воды можно представить в виде:

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru

с константой диссоциации:

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru

(для чистой воды и разбавленных растворов можно принять, что Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru )

Так как степень диссоциации воды очень мала, можно считать активность воды постоянной величиной и внести ее в константу диссоциации:

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru . Это выражение называется ионным произведением воды:

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru (32.7)

При 298 К Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru . В нейтральных растворах

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru

Приняв, что Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru и Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru , и подставив эти выражения в уравнение (5.7), получим

lg Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru pH + pOH=14.

Отрицательный десятичный логарифм активности водородных ионов pH называют водородным показателем, а величину Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru гидроксильным показателем. При 298К в нейтральной среде – pH = 7, в кислой – pH <7, и щелочной –pH > 7, но во всех случаях сумма pH и pOH равна 14.

Буферные растворы

В природе и практической деятельности многие реакции протекают при определенном значении pH, которое должно быть постоянным и не зависеть от разведения, изменения состава раствора, добавления кислоты или щелочи и т.д. Такими свойствами обладают буферные растворы, содержащие слабую кислоту и соль, образованную этой кислотой и сильным основанием (например, ацетатный буфер Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru ), или слабое основание и соль, образованную сильной кислотой и этим основанием (например, аммиачный буфер Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru ). Эти растворы обладают определенными свойствами, которые проиллюстрируем на примере ацетатного буфера.

Присутствие ацетата натрия (сильного электролита), который полностью диссоциирован, настолько увеличивает концентрацию ионов CH Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru COO Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru , что, в соответствии с принципом Ле-Шателье, диссоциация уксусной кислоты полностью подавляется:

В результате можно считать, что в буферном растворе активность анионов равна активности анионов соли Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru , а активность кислоты равна ее концентрации Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru . Подставляя эти величины в выражение константы диссоциации, логарифмируя и вводя обозначение Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru получимследующие формулы:

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru (32.9)

Эти формулы показывают, что pH буферного раствора зависит от константы диссоциации кислоты и соотношения аналитических концентраций соли и кислоты. При разбавлении буферного раствора это соотношение не меняется, а незначительное повышение pH обусловлено изменением коэффициента активности соли. Добавление сильной кислоты тоже сравнительно слабо отражается на изменении pH. При добавлении сильной кислоты к буферному раствору идет реакция с образованием недиссоциированной уксусной кислоты:

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru а при добавлении сильного основания- реакция нейтрализации:

Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru .

Ионы Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru в первом случае, и ионы Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru во втором, связываются в малодиссоциированные молекулы ( Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru и Ионные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. - student2.ru ), в результате чего в pH раствора практически не изменяется.

Способность буферных растворов противостоять изменению pH количественно выражается величиной, называемой буферной емкостью. Буферная емкость - это количество кислоты или щелочи которое нужно добавить к раство­ру, чтобы изменить его pH на единицу.

Наши рекомендации